型砂的干湿程度,指的是紧实率或者是堆积密度。在一个稳定生产的湿型砂系统中,设定的干湿程度与型砂含水量的关系是稳定的。所以可通过控制型砂含水量来保证其干湿程度处于最佳状态。
型砂湿度的控制是一项很重要但很困难的任务。其所以困难是因为旧砂的湿度常常是波动的。为此需对旧砂的湿度进行检测,以便推导出一碾砂需要加入的水量。
型砂湿度检测方法有许多种,每种方法都需有相应的传感器。从传感器所发生的信号输入到控制装置,再由后者转换为加水的控制信号。
型砂湿度的测量可在以下地点进行:①运送旧砂到混砂机的皮带运输机上;②在混砂机上方的称量斗中或在中间斗中;③在混砂机内。在混砂机内测量湿度的优点是所测的型砂经过初步混合,比较均匀,但缺点是有可能使混砂时间延长。
(一) 在混砂机中利用电阻法测量型砂水分
图2-40为一种在混砂机中利用电阻法测量型砂水分的全自动水分控制系统。它的湿度传感器是一根电极,与其相对应的另一电极是混砂机的围圈和底板 (见图2-41)。当造型混合料湿度增加时,其电阻就减少,这样在测量线路中的电流也发生相应的变化。
图2-40 在混砂机中用电阻法测型砂水分的全自动水分控制系统
图2-41 通过物料的电流
举例来讲,在制备型砂时人工进行加水直到型砂达到所需的性能为止。然后在上述包括一对电极在内的测量线路上加上电压,由于型砂的电阻产生了假设是100m A的电流。
加水装置的工作原理是使电磁水阀保持处于开启状态而向混砂机加水,直至型砂的电阻下降到使电流达到设定值100m A为止。不管造型混合料在开始时多么干(由于其电阻大因而产生的电流譬如仅为10m A)或者比较湿(由于其电阻较小因而产生的电流譬如是60m A),在上述两种情况下在电流达到100mA之前电磁水阀都保持开启状态。
需要指出的是造型混合物温度的重要性。这是因为一方面温度的变化会改变混合料的实际评定值(温度越高导电性越好),另一方面较高的温度将要求对型砂水分的设定值进行修正以补偿型砂从混砂机运输到造型机过程中的水分蒸发。这些都通过计算机控制软件来处理。
(二) 在皮带运输机上利用电阻法测量型砂水分
从图2-42可见,一对由不锈钢做成的电极插入皮带上的砂层中。在每个电极上各装有板式加热器以防止型砂黏着在电极上。
图2-42 在皮带运输机上用电阻法测型砂水分
(a)正视图;(b)侧视图
为修正由于砂温波动引起的电阻值的变化,采用温度补偿机构。另有一温度传感器是测量型砂温度的。
(三) 在型砂下落过程中利用电容法测量型砂水分
电容式湿度传感器是利用高频电流在型砂中产生电场;通过传感器的能量流是在电场范围内的型砂含水量的函数。所测量的介损角是变化着的。
图2-43为电容式湿度传感器(图中为两个)。
在环形电容器表面有一旋转的刮板,后者不断地将堆积在其表面上的型砂排除掉。
图2-44所示为电容式湿度传感器的安装位置。
(四) 在混砂机内利用电容法测量型砂水分(www.xing528.com)
用电容法测量水分是行之有效的方法。水分是相对介电常数的函数,即水分=f(e)。
虽然砂型中的含水量仅为3%,但是由于水的介电常数约为80,而砂的介电常数约为4,所以型砂水分的变化会引起对检测来讲介电常数足够大的变化。
测量时,湿度传感器(见图2-45)由汽缸推到混砂机内的型砂中逗留约15s,这样它测出的是该碾型砂的平均含水量。
图2-43 电容式湿度传感器
图2-44 电容式湿度传感器的安装位置
1—旧砂温度传感器;2—旧砂探测器;3—旧砂用电容式湿度传感器;4、5—称量系统;6—混砂机;7—水表;8—型砂性能在线检测装置;9、10—连接盒;11—主控制柜
图2-45 在混砂机内用电容法测型砂水分
图2-46 在混砂机称量斗中用电容法测旧砂水分
(五) 在混砂机上方的称量砂斗中利用电容法测量型砂水分
采用圆柱形探头作为电容器的一极,用砂斗壁作为另一极来构成电容器,回用旧砂则作为介电材料,通过一套测量线路来测量型砂的水分。
在圆柱形探头外表涂以 “特弗隆 (Teflon)”涂层以防型砂黏结。一般在砂斗内设置两根圆柱形探头以便获得型砂水分的平均值(见图2-46)。
(六) 在混砂机上方的称量斗中利用电容法间接测量型砂水分
Levelink通过实验获得型砂中的含泥量对其水敏感度的影响 (见图2-47)。从图2-47中可以看到,型砂含泥量越低则其堆积密度—含水量曲线越陡,也就是说,较小的含水量变化所引起的堆积密度变化较大。
如果已知型砂中的含泥量,那么就可通过测量其堆积密度来获得其干湿程度。
图2-48 (a)为这种型砂水分测量和控制装置示意图,图2-48 (b)为其测量堆积密度的原理图。从图2-48 (b)可见,在称量斗中央有一圆柱式电极,它与斗壁构成一个电容器,其电介质就是型砂。由图2-47可知,型砂湿度越高,其堆积密度越低,所以在重量一定时型砂在称量斗中的料位就越高(见图2-48中的A);反之,其料位就越低 (见图2-48中的B)。
图2-47 含泥量对型砂水敏感度的影响
由此可见,由于型砂湿度的变化使电容器两个电极之间的电介质高度发生变化,从而改变其电容值。
图2-48 在混砂机称量斗中用电容法间接测旧砂水分
(a)测量和控制装置示意图;(b)堆积密度测量原理图
1—测量和控制器;2—过滤器;3—阀;4—水表;5—测量发生器;6—温度测头;7—圆柱形电容器;8—用于批料重量恒定的称量斗
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